محاكي البناء الضوئي والعوامل المحددة
المعادلات في هذه المحاكاة
| O₂ | الأكسجين | الغاز في الفقاعات؛ الضوء يشطر الماء ليطلقه، وثاني أكسيد الكربون يُبنى في السكر |
|---|
| I | شدة الضوء عند النبات (µmol من الفوتونات لكل m² في الثانية) | قانون التربيع العكسي: ضعف المسافة يعني ربع الضوء | |
|---|---|---|---|
| I₁₀ | الشدة عند 10 cm | 800 µmol m⁻² s⁻¹ لهذا المصباح؛ ضوء الشمس الكامل نحو 2,000 | |
| d | بُعد المصباح d (cm) |
بالقيم الحالية:
| J | المعدل الذي يمكن للضوء وحده أن يدعمه (فقاعات في الدقيقة) | ||
|---|---|---|---|
| α | الفقاعات في الدقيقة لكل وحدة ضوء، عندما يكون الضوء هو الحد الوحيد | 0.1 | |
| e | مدى استفادة النبات من هذا اللون | الأحمر 1، الأبيض 0.75، الأزرق 0.75، الأخضر 0.3: الكلوروفيل يمتص الأحمر والأزرق ويعكس الأخضر |
بالقيم الحالية:
| P_max | المعدل الذي يمكن للإنزيمات بلوغه مع ضوء غير محدود (فقاعات في الدقيقة) | ||
|---|---|---|---|
| C | ثاني أكسيد الكربون والبيكربونات الذائبان (mM) | 0.5 mM من ماء الصنبور إضافة إلى ما تعطيه كربونات الصوديوم الهيدروجينية المضافة (غرام لكل لتر)، بـ 84 g لكل مول | |
| f(T) | معامل الحرارة | يتضاعف كل 10 °C (Q₁₀ = 2) حتى تبدأ الإنزيمات بالتضرر فوق نحو 35 °C |
بالقيم الحالية:
| P | المعدل الإجمالي للتمثيل الضوئي | الأصغر من J وP_max، مع انعطاف سلس بينهما (θ = 0.9) | |
|---|---|---|---|
| R | التنفس | النبات يستهلك الأكسجين طوال الوقت: 3 فقاعات في الدقيقة عند 25 °C، وتتضاعف كل 10 °C | |
| net | الفقاعات المنطلقة في الدقيقة | صفر تحت نقطة التعويض، حيث يغطي التمثيل الضوئي التنفس بالكاد |
بالقيم الحالية:
كيف تستخدم محاكي البناء الضوئي
- اضبط بُعد المصباح، ولون الضوء، وبيكربونات الصوديوم المضافة إلى الماء، ودرجة حرارة الماء. تطلق الإيلوديا فقاعات أكسجين من الساق المقطوعة، أسرع كلما زادت سرعة البناء الضوئي. وتعطي النتائج الفقاعات في الدقيقة، والضوء الذي يصل إلى النبات، والعامل الذي يحد السرعة في تلك اللحظة.
- اختر ما ترسم السرعة مقابله واضغط «عُدّ الفقاعات لمدة دقيقة»: تُسرَّع الدقيقة إلى ست ثوانٍ ويظهر العدد في الرسم كعلامة صفراء، أعلى قليلًا أو أدنى من منحنى النموذج، كما يحدث مع الأعداد الحقيقية. غيّر المتغير خطوة بخطوة وعُدّ مجددًا لتبني المنحنى، وابحث عن موضع استوائه.
- لاحظ كيف يتغير العامل المحدد: بعيدًا، يحد الضوء؛ وقريبًا، ثاني أكسيد الكربون أو درجة الحرارة، وفوق نحو 35 °C تبدأ الإنزيمات بالتلف. والضوء الأخضر لا يكاد يعمل. حاسبة المولارية تحوّل غرامات بيكربونات الصوديوم إلى تركيز، ومحاكي حركية الإنزيمات يبين لماذا تهم درجة الحرارة.
الأسئلة الشائعة
ما العوامل المحددة للبناء الضوئي؟
شدة الضوء، وتركيز ثاني أكسيد الكربون، ودرجة الحرارة. في كل لحظة تُكبح السرعة أساسًا بأشحها: الضوء الأكثر لا يفيد إن كان النبات يفتقر إلى ثاني أكسيد الكربون. إن زدت العامل المحدد ترتفع السرعة حتى يتولى عامل آخر، ولهذا ترتفع المنحنيات ثم تستوي.
لماذا يتغير الضوء كثيرًا عند تحريك المصباح؟
ضوء المصباح الصغير ينتشر على كرة، فتنخفض شدته مع مربع المسافة: عند ضعف المسافة يصل ربع الضوء، وعند ثلاثة أضعافها التُسع. ولهذا تُرسم السرعة عادةً مقابل 1 ÷ d²، الذي يتناسب مع شدة الضوء.
لماذا لا يطلق النبات فقاعات في الضوء الخافت؟
النباتات تتنفس طوال الوقت وتستهلك الأكسجين. في الضوء الخافت، لا ينتج البناء الضوئي من الأكسجين إلا بقدر ما يستهلكه التنفس، أو أقل، فلا يبقى شيء لتكوين الفقاعات. وشدة الضوء التي يتوازن عندها الاثنان هي نقطة التعويض.
هل عدّ الفقاعات طريقة دقيقة لقياس البناء الضوئي؟
إنها سريعة لكنها تقريبية. الفقاعات بأحجام مختلفة، وجزء من الأكسجين يذوب في الماء، والغاز ليس أكسجينًا نقيًا. جمع الغاز في مخبار مقلوب أو حقنة، أو قياس الأكسجين المذاب بمجس، يعطي أرقامًا أفضل.
تقول إن WebGL معطّل.
يحتاج العرض ثلاثي الأبعاد إلى WebGL، وهو موجود في كل المتصفحات الحالية. قد يكون معطّلًا إن كان تسريع العتاد مطفأً في إعدادات المتصفح، أو بسبب برنامج تشغيل رسومي قديم جدًا. فعّل تسريع العتاد أو جرّب متصفحًا آخر.
هل يُرفع أي شيء؟
لا. يرسم متصفحك نفسه المحاكاة بـ WebGL؛ لا يُرسل شيء إلى أي مكان، وتستمر في العمل دون اتصال بعد تحميل الصفحة.